CN117039183A - 一种对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法 - Google Patents
一种对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117039183A CN117039183A CN202311171701.7A CN202311171701A CN117039183A CN 117039183 A CN117039183 A CN 117039183A CN 202311171701 A CN202311171701 A CN 202311171701A CN 117039183 A CN117039183 A CN 117039183A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pore
- lithium ion
- forming
- ion battery
- lithium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 51
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 66
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 3
- -1 transition metal lithium compounds Chemical class 0.000 claims description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical compound O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N benzenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 5
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 claims description 5
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 5
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 4
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 4
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 4
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 4
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 claims description 4
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical class [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HHNHBFLGXIUXCM-GFCCVEGCSA-N cyclohexylbenzene Chemical compound [CH]1CCCC[C@@H]1C1=CC=CC=C1 HHNHBFLGXIUXCM-GFCCVEGCSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 11
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000013538 functional additive Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910002991 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012356 Product development Methods 0.000 description 1
- SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Li].[Mn].[Co].[Ni] SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- AJGPQPPJQDDCDA-UHFFFAOYSA-N azanium;hydron;oxalate Chemical compound N.OC(=O)C(O)=O AJGPQPPJQDDCDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920000447 polyanionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N triammonium citrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
- H01M4/0435—Rolling or calendering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1397—Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法，涉及锂离子电池技术领域。本发明将电极材料、粘结剂、导电剂、造孔剂混合后加入溶剂，搅拌均匀，得到浆料；将所述浆料涂覆于集流体后干燥并辊压制得带有涂覆膜的电极；将电解质锂盐溶解到电解液溶剂中，得到电解液；再将所述带有涂覆膜的电极组装成干电芯，然后将所述电解液注入到所述干电芯中，得到注液电芯；静置造孔处理，以对电极的涂覆膜进行造孔，形成多孔涂覆膜电极；最后对干电芯进一步化成、封口，得到一种锂离子电池。本发明制备的锂离子电池具有高能量密度以及良好的循环稳定性。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法。
背景技术
锂离子电池因其高能量密度、高功率和长循环寿命等优势，已经在便携式电子产品、电动汽车、电动工具和储能领域被广泛应用。随着应用场景对电池能量密度、功率密度和循环寿命要求的提高，通过增加电池电极极片的涂覆厚度，以在有限的空间内填充更多的活性物质，以提高电池的能量密度，是锂离子电池领域重要的研发方向之一。但是，随着电池电极极片涂覆厚度的增加，一方面，电池充放电过程中锂离子的传输路径变长，导致锂离子电池的功率性能下降，难以满足实际需求，另一方面，采用传统的电极制作工艺导致电池电解液保液量严重下滑，使电池的使用寿命大大降低。针对该问题，通过开发有效的造孔工艺技术，在电极极片上有效造孔，以缩短锂离子在电极厚度方向上的传输距离，同时保证电池足够的电解液保液量，来实现电池能量密度的提升且不明显牺牲电池功率和循环寿命，已成为锂离子电池电极设计和产品开发的技术瓶颈之一。
目前，锂离子电池电极极片造孔技术主要有添加非电池成分造孔剂造孔和涂覆膜片中打孔两种方式。其中在电极制作过程中添加非电池成分造孔剂的方法造孔，由于造孔剂需要在电池极片稳定温度下产生气体挥发实现造孔，所以所能选用的造孔剂有限，另外，造孔过程还涉及严格的条件控制，甚至需要额外工序和设备。例如，发明专利CN102655229A公开了一种锂离子电池膜片的造孔方法，该方法需要额外增加在膜片表面涂造孔液、造孔溶剂蒸发、造孔剂在膜内重结晶和和造孔剂升华等复杂步骤，控制工序繁琐、条件苛刻。又例如发明专利CN114464816B、CN114188541A和CN113972373A分别公开了采用碳酸氢铵、碳酸铵、草酸氢铵和柠檬酸铵等造孔剂实现极片造孔，该类造孔剂对制浆效果有较大影响，同时，造孔剂后续分解可能残留的碳酸盐对电池性能造成一定的影响。通过在极片涂覆膜表面打孔，是另一种造孔方法。例如发明专利CN114273510A和CN111710833A等公开了采用对辊表面孔钉、激光打孔等方式对极片进行造孔。然而该类方法一方面需要对现有设备进行定制或增加新设备、新工序，同时，打孔过程中易产生粉尘等，对电池的稳定性带来诸多不确定因素。
基于以上分析可知，确有必要提供一种简便易行、无需增加额外工序、设备和成本，且能有效构造和调节电极孔隙，锂离子电极的造孔方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法。本发明是采用以下技术方案实现的：
一种对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法，包括以下步骤：
步骤一、将电极材料、粘结剂、导电剂、造孔剂混合后加入溶剂，搅拌均匀，得到浆料；将所述浆料涂覆于集流体后干燥并辊压制得带有涂覆膜的电极；所述造孔剂为联苯、环己基苯、N-苯基，1,3-苯磺酸、双草酸硼酸锂，1,3-丙磺酸内酯中的一种或几种；
步骤二、将电解质锂盐溶解到电解质溶剂中，得到电解液；
步骤三、将步骤一所述带有涂覆膜的电极组装成干电芯，然后将所述电解液注入到所述干电芯中，得到注液电芯；静置造孔处理，以对电极的涂覆膜进行造孔，形成多孔涂覆膜电极；
步骤四、对干电芯进一步化成、封口，得到一种锂离子电池。
优选的，步骤一所述锂离子电池电极材料为正极材料或负极材料，其中所述正极材料为层状过渡金属锂化合物、聚阴离子过渡金属锂化合物或尖晶石锰酸锂中的一种或几种；
所述负极材料为石墨、硅碳、锡基类金属合金中的一种或几种。
优选的，所述层状过渡金属锂化合物为LixMyO2，其中x+y＝2,M＝Ni,Co,Mn，Al中的一种或几种；所述聚阴离子过渡金属锂化合物为LixM’yAO4,其中x+y＝2,M’＝Fe,Mn,Ni,Co中的一种或几种，A＝P、S、Si中的一种或几种。
优选的，步骤一所述电极材料、粘结剂、导电剂、造孔剂的质量比为92～97:1.1～3.5:1.5～2.5：0.2～1.5。
优选的，步骤一所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、聚偏四氟乙烯、丁苯橡胶中的至少一种；所述导电剂为导电炭；所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、丙酮、乙醇、异丙醇、二氯甲烷或水中的一种或几种。
优选的，步骤二所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的一种或几种；所述电解质溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙醚、氟代碳酸乙烯酯和甲酸甲酯中的一种或几种。
优选的，步骤二所述电解液的浓度为0.8mol/L～1.5mol/L。
优选的，步骤三按270mAh～370mAh电芯容量注入1g电解液，得到注液电芯。
优选的，步骤三所述静置造孔处理的温度为10℃～65℃，静置时间为8h～48h。
本发明另一目的是提供了一种利用上述方法制备的锂离子电池。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明静置造孔后，电极中的造孔剂能够溶解于电解液，能实现对电池电极的有效、均匀造孔，进一步可作为锂离子电池电解液的功能添加剂，实现对电池电化学功能的有效改善。本发明对电极造孔的同时，不增加任何非电池组成成分的物质，不产生额外污染物，普适性极强。
第二，本发明依据电解液功能添加剂用量的需求，可灵活调节电极制备时该添加剂的用量，从而有效控制电极中所造孔的量，实现对电极微观结构的有效调控。
第三，与现正常锂离子电池电芯生产过程相比，本发明过程可完全在现有电芯生产工艺环境及条件下实现，无需额外增加任何工序、设备和成本，便捷高效且简单易行，适合迅速推广生产应用。
第四，本发明制备的锂离子电池电极具有更高、更均匀的孔隙，而具有更强的被浸润性和保液能力。因此，本发明制备的锂离子电池具有高能量密度以及良好的循环稳定性和高功率特性。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将钴酸锂(LiCoO2)、聚偏四氟乙烯、导电炭和联苯按照质量比为96.3：1.2：1.8：0.7混合，然后加入NMP溶剂混合均匀，制备得到质量浓度为73％的浆料，并涂覆于铝集流体后干燥得到带有单面面密度为0.1600mg/mm2涂覆膜的正极片；相对应的设计容量匹配的负极片后，将正极片、隔膜和负极片卷绕制成电池卷芯并加上外包装得到干电芯。
以质量比为1:3:1的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯混合液为电解质溶剂，配置1.0mol/L的六氟磷酸锂电解液，并按照每270～320mAh电芯容量注入1g电解液的量，对上述所得干电芯注液。将所得注液电芯置于45℃高温环境下静置24h。电极中的联苯将溶解于电解液中成为电解液过充添加剂，联苯溶解液后在电极中形成相应的孔洞，该孔洞又作为存储电解液的空间，实现电极的造孔和过充添加剂的添加。最后对电池进一步化成、封口，得到具有良好过充安全的锂离子电池。
实施例2
将镍钴锰酸锂(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)、聚偏四氟乙烯、导电炭和1,3-丙磺酸内酯按照质量比为95.6：2.0：2.0：0.4的比例混合，然后加入NMP溶剂混合均匀，制备得到质量浓度为78％的浆料，并涂覆于铝集流体后干燥得到带有单面面密度为0.2020mg/mm2涂覆膜的正极片；相对应的设计容量匹配的负极片后，将正极片、隔膜和负极片卷绕制成电池卷芯并加上外包装得到干电芯。
以质量比2:5:3碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯混合液为电解质溶剂，配置1.2mol/L的六氟磷酸锂电解液，并按照每330～370mAh电芯容量注入1g电解液的量，对上述所得干电芯注液。将所得注液电芯置于45℃高温环境下静置12h。电极中的1,3-丙磺酸内酯将溶解于电解液中成为电解液成膜添加剂，1,3-丙磺酸内酯溶解液后在电极中形成相应的孔洞，该孔洞又作为存储电解液的空间，实现电极的造孔和成膜添加剂的添加。最后对电池进一步化成、封口，得到具有良好循环和安全性的锂离子电池。
实施例3
将尖晶石锰酸锂(LiMn2O4)、聚偏四氟乙烯、导电炭和1,3-苯磺酸按照质量比为96：1.8：1.8：0.4混合，然后加入NMP溶剂混合均匀，制备得到质量浓度为85％的浆料，并涂覆于铝集流体后干燥得到带有单面面密度为0.1820mg/mm2的涂覆膜的正极片；相对应的设计容量匹配的负极片后，将正极片、隔膜和负极片卷绕制成电池卷芯并加上外包装得到干电芯。
以质量比为2:5:2:1的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯混合液为电解质溶剂，分别配制0.8mol/L双草酸硼酸锂电解液和1.0mol/L的六氟磷酸锂电解液，然后将双草酸硼酸锂电解液和六氟磷酸锂电解液按体积比为5:95混合，得到双草酸硼酸锂+六氟磷酸锂电解液；并按照每300～350mAh电芯容量注入1g电解液的量，对上述所得干电芯注液。将所得注液电芯置于45℃高温环境下静48h。电极中的1,3-苯磺酸将溶解于电解液中成为电解液成膜添加剂，1,3-苯磺酸溶解液后在电极中形成相应的孔洞，该孔洞又作为存储电解液的空间，实现电极的造孔和高电压添加剂的添加。最后对电池进一步化成、封口，得到具有良好高电压下安全和长循环的锂离子电池。
实施例4
将石墨、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、导电炭和1,3-丙磺酸内酯按照质量比为93.2：1.5：1.8：2.5：1.1混合，然后加入去离子水混合均匀，制备得到质量浓度为42％的浆料，并涂覆于铜集流体后干燥得到单面面密度为0.1157mg/mm2涂覆膜的负极片；相对应的设计容量匹配的正极片后，将正极片、隔膜和负极片卷绕制成电池卷芯并加上外包装得到干电芯。
以质量比为2:6:2碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯/碳酸二甲酯混合液为电解质溶剂，配置1.0mol/L的六氟磷酸锂电解液，并按照每270～320mA电芯容量注入1g电解液的量，对上述所得干电芯注液。将所得注液电芯置于45℃高温环境下静置8h。电极中的1,3-丙磺酸内酯将溶解于电解液中成为电解液成膜添加剂，1,3-丙磺酸内酯溶解液后在电极中形成相应的孔洞，该孔洞又作为存储电解液的空间，实现电极的造孔和高电压添加剂的添加。最后对电池进一步化成、封口，得到具有长循环和高安全性的锂离子电池。
实施例5
采用硅碳材料、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、导电炭和1,3-苯磺酸按照质量比为93.0：1.5：1.8：2.5：1.2混合均匀，然后加入去离子水混合均匀，制备得到质量38％的浆料，并涂覆于铜集流体后干燥得到带有单面面密度为0.0765mg/mm2涂覆膜的负极片；相对应的设计容量匹配的正极片后，将正极片、隔膜和负极片卷绕制成电池卷芯并加上外包装得到干电芯。
以质量比为3:6.5:0.5碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/氟代碳酸乙烯酯混合液为电解质溶剂，配置1.0mol/L的双草酸硼酸锂电解液，并按照每280～350mA电芯容量注入1g电解液的量，对上述所得干电芯注液。将所得注液电芯置于50℃高温环境下静置36h。电极中的1,3-苯磺酸将溶解于电解液中成为电解液成膜添加剂，1,3-苯磺酸溶解液后在电极中形成相应的孔洞，该孔洞又作为存储电解液的空间，实现电极的造孔和高电压添加剂的添加。最后对电池进一步化成、封口，得到具有高能量密度、长循环和高安全性的锂离子电池。
需要说明的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例，显然本发明不仅仅限于以上实施例，还可以有其他变形。本领域的技术人员从本发明公开内容直接导出或间接引申的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将电极材料、粘结剂、导电剂、造孔剂混合后加入溶剂，搅拌均匀，得到浆料；将所述浆料涂覆于集流体后干燥并辊压制得带有涂覆膜的电极；所述造孔剂为联苯、环己基苯、N-苯基，1,3-苯磺酸、双草酸硼酸锂，1,3-丙磺酸内酯中的一种或几种；
步骤二、将电解质锂盐溶解到电解质溶剂中，得到电解液；
步骤三、将步骤一所述带有涂覆膜的电极组装成干电芯，然后将所述电解液注入到所述干电芯中，得到注液电芯；静置造孔处理，以对电极的涂覆膜进行造孔，形成多孔涂覆膜电极；
步骤四、对干电芯进一步化成、封口，得到一种锂离子电池。
2.根据权利要求1所述对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法，其特征在于，步骤一所述锂离子电池电极材料为正极材料或负极材料，其中所述正极材料为层状过渡金属锂化合物、聚阴离子过渡金属锂化合物或尖晶石锰酸锂中的一种或几种；
所述负极材料为石墨、硅碳、锡基类金属合金中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法，其特征在于，所述层状过渡金属锂化合物为LixMyO2，其中x+y＝2,M＝Ni,Co,Mn，Al中的一种或几种；所述聚阴离子过渡金属锂化合物为LixM’yAO4,其中x+y＝2,M’＝Fe,Mn,Ni,Co中的一种或几种，A＝P,S、Si中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法，其特征在于，步骤一所述电极材料、粘结剂、导电剂、造孔剂的质量比为92～97:1.1～3.5:1.5～2.5：0.2～1.5。
5.根据权利要求1所述对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法，其特征在于，步骤一所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、聚偏四氟乙烯、丁苯橡胶中的至少一种；所述导电剂为导电炭；所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、丙酮、乙醇、异丙醇、二氯甲烷或水中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法，其特征在于，步骤二所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的一种或几种；所述电解质溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙醚、氟代碳酸乙烯酯和甲酸甲酯中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法，其特征在于，步骤二所述电解液的浓度为0.8mol/L～1.5mol/L。
8.根据权利要求1所述对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法，其特征在于，步骤三按270mAh-370mAh电芯容量注入1g电解液，得到注液电芯。
9.根据权利要求1所述对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法，其特征在于，步骤三所述静置造孔处理的温度为10℃～65℃，静置时间为8h～48h。
10.一种锂离子电池，其特征在于，利用权利要求1～9任意一项所述方法制备而成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311171701.7A CN117039183A (zh) | 2023-09-12 | 2023-09-12 | 一种对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311171701.7A CN117039183A (zh) | 2023-09-12 | 2023-09-12 | 一种对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117039183A true CN117039183A (zh) | 2023-11-10 |
Family
ID=88639373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311171701.7A Pending CN117039183A (zh) | 2023-09-12 | 2023-09-12 | 一种对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117039183A (zh) |
-
2023
- 2023-09-12 CN CN202311171701.7A patent/CN117039183A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101369652B (zh) | 聚合物锂离子电池负极及聚合物锂离子电池的制造方法 | |
| CN114447333B (zh) | 一种钠离子电池 | |
| CN112885985B (zh) | 一种正极极片及其制备方法、电化学储能装置及电化学储能装置的预金属化方法 | |
| CN114583296A (zh) | 锂离子电池及其正极补锂方法 | |
| CN109671982B (zh) | 一种匹配硅碳负极材料的锂离子电池高温高安全电解液 | |
| EP4156363A1 (en) | Safe lithium-ion battery and manufacturing method therefor | |
| KR101646994B1 (ko) | 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이들의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| CN114937809A (zh) | 具有低凝固点的有机电解液及使用该电解液的钠离子电池 | |
| CN116666754A (zh) | 一种新型钠离子电池的添加剂及钠离子电池 | |
| CN115051030B (zh) | 一种电池电解液及锂离子电池 | |
| CN113346142B (zh) | 锂离子二次电池用低浓度电解液及锂离子二次电池 | |
| CN115663310A (zh) | 一种基于负极原位补锂的锂离子电池及其制备方法 | |
| CN115548437A (zh) | 一种阴离子调控的锂金属电池电解液 | |
| CN115312856A (zh) | 一种锂电池非燃电解液及其应用 | |
| CN115579504A (zh) | 一种基于补锂技术的无锂金属负极的锂硫电池及其应用 | |
| CN110635166A (zh) | 电解液、含有该电解液的电池和电动车辆 | |
| KR20180058633A (ko) | 비수성 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| CN113594546A (zh) | 一种电解液及其应用 | |
| CN114284559A (zh) | 含添加剂的电解液和锂金属二次电池 | |
| CN117039183A (zh) | 一种对锂离子电池电极进行造孔并制备锂离子电池的方法 | |
| CN115882070A (zh) | 一种电解液及含有该电解液的锂金属电池 | |
| CN113659135A (zh) | 铁硫化物在磷酸铁锂二次电池中的应用 | |
| CN114335729B (zh) | 一种锂电池用高电压添加剂及电解液 | |
| CN116130643B (zh) | 一种锂电池的正极材料及其制备方法与应用 | |
| CN118431569B (zh) | 一种用于低温锂电池的低温电解质的制备方法及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |